15 мая стрелецкие отряды, среди которых накануне широко распространился слух о неслучайной кончине царя Фёдора и намерении Нарышкиных «извести» и царевича Ивана, проникли в Кремль. Вскоре на Красном крыльце в окружении придворных показались бледные братья Иван и Пётр, вид которых, по мнению окружения царицы Натальи, должен был успокоить толпу. Но раззадоренные стрельцы потребовали выдать им «изменников-бояр». Вскоре бунтовщиков уже ничего не могло остановить. На глазах у всех некоторых бояр схватили за кафтаны и сбросили на площадь, где их подняли на копья. Погибли несколько членов семьи Нарышкиных, множество бояр, стрелецких полковников, приказных деятелей. Одним из первых был убит А. С. Матвеев, за три дня до этого спешно вернувшийся из ссылки. Москва запылала, многие богатые дома оказались разграбленными (понятно, что насилие не касалось сторонников Милославских). 26 мая спешно созванный Земский собор объявил о совместном правлении двух царей, Ивана и Петра, при главенстве первого. Царевна Софья получила реальную власть и титул правительницы (регентши).
Возможно, в других обстоятельствах перспективы «женского» правления имели бы определенные шансы на успех. Но в традиционном патриархальном государстве, каким являлась Россия в то время, судьба Софьи была предрешена. Сыграли свою роль и устремления сторонников молодого Петра, которого они хотели видеть реальным монархом.
В годы регентства правительство Софьи, возглавляемое князем В. В. Голицыным, предприняло ряд удачных дипломатических шагов, завершившихся заключением в 1686 г. Вечного мира с Польско-Литовским государством (Речью Посполитой) и присоединением России к Священной лиге в ее противостоянии Османской империи. На востоке в 1689 г. удалось заключить Нерчинский договор с Китаем. Однако предпринятые для поддержки союзников походы против Крымского ханства (в 1687 и 1689 гг.) оказались малорезультативными. Оба раза русское войско возвращалось из степей несолоно хлебавши, так и не сумев вступить на территорию Крымского полуострова.
Новое отстранение от реальных рычагов власти вызвало увеличение времени пребывания двора Натальи Кирилловны в подмосковных резиденциях – Воробьеве, Преображенском, Коломенском. Вероятно, тогда же произошло нарушение систематических занятий подрастающего монарха. Несмотря на «царственный» статус, Пётр оказался избавлен от излишней опеки прежних воспитателей, получив время на реализацию собственных увлечений. В Преображенском, пользовавшемся его особым интересом, у него появилась большая коллекция игрушечных сабель, пищалей, пушечек, моделей кораблей. В 1686 г. на полях близ села появляется деревянная крепостица с казармами, арсеналом, складами для военного снаряжения.
